Регион:

Недостатки проектирования изделий при цинковании


При проектировании изделий для последующего горячего цинкования, как уже говорилось в предыдущей главе, необходимо учитывать возможности разрушения изделий в процессе быстрого нагрева изделий при опускании в ванну и быстрого охлаждения после извлечения. На рис. 11.22 показаны результаты оцинкования обычных стальных листов – результат не требует комментария.

Изменение формы

Изменения формы изделия возможны и при сварке листов достаточной толщины при прерывистой сварке, как показано на рис. 11.23.

Изменение формы стальных листов и опалубочной сетки из тонкой проволоки при горячем цинковании

Рис. 11.22. Изменение формы стальных листов (слева) и опалубочной сетки из тонкой проволоки при горячем цинковании.

Изменение формы тонкостенной листовой продукции после цинкования

Рис. 11.23. Изменение формы тонкостенной листовой продукции, содержащей прерывистый сварной шов.

Вообще изготовление объемных изделий из тонкостенного металла (например, баков для мусора, водоводов для сбора дождевой воды с крыш больших конструкций, например, крытых стадионов, даже с учетом укрепляющих деталей, рекомендованных в предыдущей главе), не всегда позволяет получить удовлетворительные результаты. На рис. 10.30 приведен пример такого цинкования. Несмотря на возникающие дефекты, в результате цинкования на изделиях большинство из них могут использоваться по своему функциональному назначению. Методами борьбы с такими дефектами следует считать использование листового металла большей толщины, упрочнение конструкций всякого рода ребрами и связками, как это показано на рис. 10.29. но все же к конструкциям такого рода оцинковщику надо относиться с большой осторожностью и оговаривать с заказчиком все возможные риски.

Дефекты, связанные с изменением формы изделий, обусловлены не только созданием изделий с большой поверхностью из тонкого металла. Таким дефектом страдают различного вида сложные профили для изделий широкого применения. На рис. 11.24 показан пример разрушения сложного профиля, применяемого для  изготовления строительной опалубки, при окунании в расплав. При этом надо иметь в виду, что в данном случае дефектом будет считаться отклонение от проектируемой формы профиля даже в несколько мм, поскольку не произойдет полного совмещения с другими частями конструкции, в результате чего в межопалубочном пространстве может возникнуть заметная на глаз кривизна создаваемой стены.

В том случае, когда возникшие в результате предыдущих воздействий на металл напряжения достаточно велики, они могут привести и к нарушению целостности изделия, что хорошо иллюстрируется на рис. 11.25.

Изменение формы тонкостенной продукции сложной формы в результате высвобождения внутренних напряжений

Рис. 11.24. Изменение формы тонкостенной продукции сложной формы в результате высвобождения внутренних напряжений.

Результат высвобождения внутренних напряжений, образовавшихся в результате сварки

Рис. 11.25. Результат высвобождения внутренних напряжений, образовавшихся в результате сварки, при окунании изделия в расплав цинка.

Изменение формы часто происходит и с толстостенными изделиями и полуфабрикатами. На рис. 11.26 показан пример нарушения формы изделий типа швеллеров, как результат интенсивного воздействия разнонаправленных сил расширения (сжатия) при окунании изделий. При наличии  брака  в заметных размерах возможна предварительная нормализация изделий для минимизации искривлений и отказ от быстрого охлаждения.

Искривление двутавровой балки в результате горячего цинкования

Рис. 11.26. Искривление двутавровой балки в результате горячего цинкования.

Разрывы и коричневые потеки

Разрывы в покрытии (blowouts(рис. 11.27). На оцинкованных изделиях наблюдаются пятна и дефекты покрытия вокруг вентиляционных отверстий из-за проникновения в щели между перекрываемыми поверхностями травильных растворов и их выкипания при последующем погружении изделия в цинк.

Метод решения – если уже изготовлена  значительная партия таких изделий, то перед обработкой поверхности в химических растворах эти отверстия необходимо заткнуть специальными пробками из силиконового каучука, а перед погружением в расплав эти пробки удалить. При невозможности это сделать – просушить изделия при повышенной температуре.

Однако основной путь – изменить места расположения технологических отверстий, то есть изменить ошибки проектирования.

Коричневые потеки (bleeding) (рис. 11.28). На оцинкованных изделиях через некоторое время начинают появляться коричневые потеки из негерметичных участков изделия. Причина их появления – недостаточная промывка изделий после кислотного травления. В изделии при сушке влага высыхает, образуются безводные кристаллические осадки солей железа. При хранении данные соли вновь захватывают воду и начинают вытекать из щелей.

Иногда аналогичный дефект возникает из-за неправильного хранения свежеоцинкованных изделий в цехе, например, в местах, где с крыши капает на изделия конденсат, находившийся в контакте с железом крыши или подкрышевых конструкций (11.29).

Разница состоит лишь в том, что коричневые пятна имеют разную природу – первые начинаются от щелей, вторые образуются на оцинкованной поверхности в любом месте (там, куда попадала конденсационная влага).

Засоренные отверстия

Засоренные отверстия (clogged holes) (рис. 11.30). Пленка цинка закрывает или частично экранирует отверстия в ситах, сетках с небольшими ячейками или в фильтровальных устройствах. Чаще всего это случается на таких изделиях, где теплоемкость изделий недостаточна для того, чтобы цинк не застыл раньше, чем вытечет из этих отверстий. Другой причиной является слишком высокое поверхностное натяжение цинка и плохое стекание цинка из отверстий менее 8 мм в диаметре.

Дефект разрыв в покрытия при горячем цинковании

Рис. 11.27. Характер цинкового покрытия около отверстия в результате дефекта «Разрывы в покрытии (blowouts)».

Дефект коричневые потеки после горячего цинкования

Рис. 11.28. Вид изделия при наличии дефекта «Коричневые потеки (bleeding)».

Коричневые потеки на упакованных трубах после цинкования

Рис. 11.29. Коричневые потеки на упакованных трубах, попавших под капли с поверхности.

Методами решения данной проблемы могут быть: доведение размеров отверстий до максимально допустимых; более активное встряхивание изделий над ванной или использование вибратора на кране для минимизации эффекта; возможно также использование технологий с добавкой висмута для повышения жидкотекучести расплава.

Дефект засоренные отверстия после горячего цинкования

Рис. 11.30. Видготовых изделий при наличии дефекта «Засоренные отверстия (clogged holes)».

Заплывание резьбы

Заплывание резьбы (clogged threads) (рис. 11.31). Заплывание резьбовых соединений возникает из-за плохого стекания цинка с резьбовых соединений. Вообще на обычном оборудовании добиться хороших результатов невозможно.

Имеются три способа решения:

  • сделать резьбовые соединения черными, то есть перед обработкой изделия покрасить резьбовые соединения краской;
  • оцинковать резьбовые соединения отдельно с использованием центрифуги и затем приварить к изделию, покрасив места сварки цинксодержащей краской;
  • после оцинкования изделия нагреть резьбовую часть примерно до 500­­°С и металлической щеткой удалить избыток цинка.

Во всех случаях провести повторную прогонку резьбы.

Дефект заплывание резьбы после горячего цинкования

Рис. 11.31. Типичный вид изделия при наличии дефекта «Заплывание резьбы (clogged threads)».

Разрывы покрытия

Разрывы в покрытии (мiss) (рис.11.32). Этот дефект обусловлен наличием участков на изделиях, связанных с недостатками в обработке поверхности. Таким недостатком может быть и недостаточное время травления, когда  на изделии имеются локальные участки, покрытые более толстым слоем ржавчины и поэтому не вытравленные до конца. Возможно загрязнение поверхности красками или маркерами при изготовлении изделия, что нарушает процесс обработки изделия растворами и расплавленным цинком.

Вообще на красках необходимо остановиться особо. В предыдущей главе уже указывалось, что недопустимо на поверхности изделий наличие красок, различного вида густых смазок и особенно силиконовых. Однако надо иметь в виду, что если краски с изделия смыты каким-либо органическим реагентом, то это не означает, что данная поверхность будет автоматически легко очищаться в операциях обезжиривания и травления. На рис. 11.33 показан результат оцинкования такого изделия при наличии невидимых на изделии следов старой краски. Краска, смытая с поверхности, не полностью покидает железо – ее следы остаются внутри железа, и именно они мешают изделию хорошо оцинковаться.

Дефект разрывы в покрытии после горячего цинкования

Рис. 11.32. Внешний вид дефекта «Разрывы в покрытии».

Следы краски после горячего цинкования

Рис. 11.33.Следы старой краски на оцинкованном изделии.

На рис. 11.34 показан еще один пример неоцинкованной поверхности – на этот раз из-за загрязнения участков поверхности густой смазкой, предназначенной для смазки подшипников валков, но попавшей на поверхность  валка. Данная смазка очень плотно внедряется в поверхность, что не позволяет удалить ее за приемлемое время существующими растворами; в то же время ее практически невозможно обнаружить визуально, поэтому не всегда данный дефект нужно относить к недостаточной квалификации технолога. Можно предположить, и исследования некоторых авторов приходят именно к тому выводу, что повышенное количество непокрытых цинком поверхностей на холоднокатаных профилях обусловлено именно «внедренной» в оксидную пленку на поверхности смазкой – если при горячем прокате такая пленка дополнительно окисляется и удаляется с поверхности, то при холодном прокате этого не происходит: эта оксидная пленка «растаскивается» по поверхности, и площадь непокрытой поверхности примерно соответствует доле поверхности исходного, нераскатанного сляба.

В последнее время учащаются случаи брака из-за того, что при изготовлении частей сборного изделия на эти части прикрепляют временные бумажные метки с помощью  липкой ленты. После удаления этих меток визуально на поверхности не видно никаких следов, но результаты цинкования ясно говорят о именно таком методе работы.

Следы густой смазки после горячего цинкования

Рис. 11.34. Следы густой смазки, попавшей на поверхность валка при прокатке профиля.

Дренажные капли

Дренажные капли (drainage spikes) (рис. 11.35). Этот дефект проявляется в наличии на краях изделий наплывов и застывших капель. Их количество и степень выраженности зависит как от угла наклона изделия при извлечении его из ванны, так и эффективности работы рабочих-оцинковщиков. Особенно трудно работать с трехмерными конструкциями.

Дренажные капли после горячего цинкования

Рис. 11.35. Дренажные капли на краях готовых изделий.

Если на стадии извлечения изделия из расплава не удалось избавиться от капель на краях изделий, единственный способ – доработка изделия на стадии инспекции. При этом надо обращать внимание рабочих на то, чтобы при удалении таких капель как можно меньше удалялось покрытия до металла.

На рис. 11.36 показаны гипертрофированные размеры дренажных капель на готовых изделиях, и дело здесь не только в неумелых действиях рабочих-оцинковщиков. Вид этих капель и покрытия вблизи края изделия говорит о том, что расплав имеет повышенную вязкость и медленно стекает с поверхности.

Гипертрофированные дренажные капли на готовых изделиях после цинкования

Рис. 11.36. Наличие гипертрофированных дренажных капель на готовых изделиях из-за повышенной вязкости расплава цинка.

Дело в том, что в процессе эксплуатации ванны с расплавом в ней образуются мелкие кристаллы гартцинка. Эти кристаллы движутся вместе с жидким металлом, повышая его вязкость и препятствуя быстрому и равномерному стеканию цинка с поверхности. На вышеприведенном рисунке показан крайний случай такого загрязнения цинкового расплава.

Однако могут быть и промежуточные варианты, когда расплав стекает по изделию с определенной, но меньшей скоростью, чем скорость извлечения изделия. В этом случае на некоторых частях поверхности изделий образуются потеки цинка большей толщины, чем на соседних участках, но не нарушающие работоспособности изделий (рис. 11.37).

Для борьбы с этим неприятным явлением рекомендуется проводить качественный барботаж расплава (drossing), о котором говорилось в главе 8. В этом случае частицы гартцинка укрупняются значительно быстрее и значительно быстрее осаждаются на дно ванны.

Близкий эффект наблюдается и с использованием расплава без избыточного количества микрочастиц гартцинка, когда скорость извлечения изделия не соответствует скорости вытекания цинка из внутренних полостей изделия. В этом случае наплывы цинка наблюдаются вокруг отверстий, соединяющих внутреннее пространство изделий с внешним (рис. 11.38). Этот дефект не является браковочным признаком, если не требуется парного сочленения изделий. В противном случае требуется переоцинковка.

Дефект подобного рода провоцируется пониженной температурой цинкования.

Отложение гартцинка

Отложения гартцинка (dross). На рис. 11.39 показан пример того, как поверхность изделия оказывается загрязненной большими количествами крупинок гартцинка (дросса). Вообще-то говоря, поскольку цинковое покрытие – это покрытие техническое, а не архитектурное, небольшие количества мелких крупинок (размерами не более 1 мм) допускается. Большие же отложения гартцинка наблюдаются (или могут наблюдаться) на больших трехмерных изделиях, по размеру соизмеримых с размером ванны. Кроме того, наибольшие их скопления наблюдаются при этом в угловых частях изделий.

Наплывы цинка после процесса горячего цинкования

Рис. 11.37 Наплывы цинка на большой поверхности, вызванные неудовлетворительной очисткой расплава от мелких частиц гартцинка методом барботажа.

Пример изделия с наплывами цинка вблизи отверстий

Рис. 11.38. Пример изделия с наплывами цинка вблизи отверстий.

Как правило, при наличии большого количества гартцинка на поверхности необходима переоцинковка.  Справедливости ради надо сказать, что наличие гартцинка на поверхности не влияет на время жизни покрытия, поскольку гартцинк обладает такими же антикоррозионными свойствами, что и цинк.

Отложения частиц гартцинка после горячего цинкования

Рис. 11.39. Отложения частиц гартцинка на большой поверхности.

Близким по смыслу является дефект с высыпанием на поверхности изделия капелек с частичками гартцинка внутри поверхности (dross pimples)(рис. 11.40). Поверхность изделия получается неровной, но частички гартцинка находятся не на поверхности, а внутри покрытия; в результате наличия бугорков на поверхности изделия последнее имеет очень неопрятный вид. Происходит это из-за того, что частички гартцинка со дна цинковой ванны захватываются поверхностью изделия и внедряются в покрытие, то есть принимают участие в стекании избыточного цинка с поверхности изделия.

Для того, чтобы не допустить этого дефекта, необходимо четко контролировать глубину погружения изделия в расплав.

Поверхность оцинкованного изделия с дефектом «dross pimples»

Рис. 11.40. Поверхность оцинкованного изделия с дефектом «drosspimples».

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments